Transporte de Moléculas através da Membrana Plasmática

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Transporte de Moléculas através da Membrana Plasmática
Alberts cap.11
Heloísa Gonzaga Menezes de Moraes 21.1
Função de barreira da bicamada: devido ao seu interior hidrofóbico, barra a passagem da maioria das moléculas polares, permitindo que a célula mantenha concentrações de solutos diferentes no citosol, no meio extracelular e nos compartimentos intracelulares
Neurônios e células renais empregam até dois terços do seu consumo de energia metabólica nesses processos de transporte
Membranas celulares podem armazenar energia potencial na forma de gradientes eletroquímicos, utilizados para acionar mecanismos de transporte, envio de sinais elétricos em células eletricamente excitáveis e para produzir maior parte do ATP.
PROTEÍNAS DE TRANSPORTE DE MEMBRANA: responsáveis pela transferência de solutos através das membranas celulares. Cada proteína costuma transportar apenas um tipo ou classe de moléculas.
Permeabilidade da Bicamada
Quanto menores e mais hidrofóbicas (apolares) forem as moléculas, mais facilmente estas se difundirão através da bicamada lipídica.
· Pequenas moléculas apolares (O2, CO2, N2 e hormônios esteroides) difundem-se rapidamente
· Pequenas moléculas polares sem carga (H20, ureia, gliceral e NH3) difundem-se lentamente
· Grandes moléculas polares não carregadas (glicose e sacarose) difunda-se muito lentamente
As bicamadas são essencialmente impermeáveis a íons, independentemente de seu tamanho, uma vez que a carga e seu alto grau de hidratação os impedem de penetrar a fase hidrofóbica da bicamada
A taxa de fluxo de um soluto através da bicamada é diretamente proporcional à diferença na sua concentração em ambos os lados da membrana
Proteínas Transportadoras
· Carreadoras ou permeases
· Ligam-se ao soluto especifico a ser transportado e sofrem uma série de alterações de conformação que levam à exposição alternada dos sítios de ligação ao soluto em um dos lados da membrana
· Os transportadores em geral são formados por feixes de 10 ou mais alfa-hélices que atravessam a membrana, e os sítios de ligação estão localizados onde algumas hélices apresentam quebras ou distorções.
· Pseudossimetria: os sítios centrais de ligação ao íon e ao soluto estão acessíveis alternadamente em relação ao lado da membrana.
Estado aberto para fora: sítios de ligação ao soluto expostos para a parte externa da membrana
Estado ocluído: sítios inacessíveis
Estado aberto para dentro: sítios ficam expostos para o lado interno da membrana,
· Processo de transferência de uma molécula de soluto assemelha-se a uma reação enzima-substrato, porém, o soluto transportado é liberado do outro lado da membrana de forma inalterada
-Quando o transportador está saturado, a velocidade/taxa de transporte é máxima
-A ligação do soluto pode ser bloqueada por inibidores competitivos e não competitivos
PROTEÍNAS UNIPORTES: transportadoras simples, transportam passivamente um único soluto de um lado a outro da membrana
PROTEÍNAS SIMPORTES: transporte acoplado que envolve a transferência de um segundo soluto na mesma direção para possibilitar a transferência do soluto.
PROTEÍNAS ANTIPORTES: transporte acoplado semelhante ao mecanismo das transportadoras simportes, porem o transporte dos solutos ocorre em direções opostas.
-O Na+ é o íon habitualmente cotransportado pelo fato de seu gradiente eletroquímico fornecer grande força motriz para o transporte ativo de uma segunda molécula.
Regulação do pH citosólico – proteínas transportadoras
Presença de um ou mais tipos de antiportes dirigidos por Na+ na membrana que auxiliam na manutenção do pH citosólico em torno de 7,2 (neutro)
· Permutador Na+ - H+: acopla um influxo de Na+ a um efluxo de H+
· Permutador Cl- - HCO3-: acopla um influxo de Na+ e HCO3- a um efluxo de Cl- e H+. Sua efetividade é o dobro do outro permutador por bombear um H+ para fora da célula e neutralizar outro H+ para cada Na+ que entra na célula.
Proteínas Canais
· Formam poros contínuos e que atravessam a bicamada lipídica, quando esses poros são abertos, permitem a passagem de solutos específicos através da membrana.
· Velocidade de transporte muito maior se comparado ao realizado pelas proteínas transportadoras
· A maioria dos canais que conectam o citosol ao exterior celular possui poros fortemente seletivos que podem abrir e fechar rapidamente
CANAIS IÔNICOS: permitem a difusão rápida de íons inorgânicos específicos a favor dos seus gradientes eletroquímicos através da bicamada lipídica. (Na+, K+, Ca++ e C-). Seus poros são estreitos o suficiente em determinados pontos para que apenas íons de tamanho e carga apropriados possam passar.
· filtro de seletividade: parte mais estreita do canal, que llimita sua taxa de passagem
· Controle de canais iônicos: mudança na voltagem da membrana, estresse mecânico ou ligação de um ligantes
· Canais iônicos são responsáveis pela excitabilidade elétrica de células musculares e atuam mediando a maioria das formas de sinalização elétrica no sistema nervoso.
· Canais de escape de K+: tornam a membrana plasmática muito mais permeável ao K+ do que a outros íons, possibilitando a manutenção do potencial de membrana.
AQUAPORINAS: canais inseridos nas membranas que permitem um movimento mais rápido da água, são muito abundantes em células d animais que devem transportar água em taxas elevadas. Impedem completamente a passagem de íons por possuírem um poro estreito e revestido por aminoácidos hidrofóbicos do outro lado do poro, que permite que as moléculas atravessem em fila única e barra a penetração de qualquer íon hidratado.
Transporte Passivo
Conduzido pelo gradiente de concentração ou diferença de potencial elétrico (solutos que portam uma carga líquida)
· Ocorre na direção de um gradiente de concentração (ou eletroquímico), de maneira espontânea , por difusão diretamente através da bicamada lipídica ou via canais.
GRADIENTE ELETROQUÍMICO: combina o potencial de membrana e o gradiente de concentração do soluto. Os gradientes químico e elétrico podem atuar de forma aditiva ou trabalhar um contra o outro
Transporte Ativo
· Requer uma entrada de energia metabólica e é sempre mediado por proteínas transportadoras que bombeiam o soluto em sentido contrário ao gradiente de concentração
Fontes de energia metabólica: gradiente iônico ou hidrólise de ATP
Principais formas de transporte ativo:
1. Transportadores Acoplados
2. Bombas dirigidas por ATP
3. Bombas dirigidas por luz ou reações redox
TRANSPORTE ATIVO PRIMÁRIO: mediado por bombas dirigidas por ATP, uma vez que a energia livre da hidrólise de ATP é usada diretamente para dirigir o transporte de um soluto contra seu gradiente de concentração
TRANSPORTE ATIVO SECUNDÁRIO: transportadores acoplados mediados por íons
TA – bombas dirigidas por ATP
TIPO P: passagem múltipla, se autofosforilam durante o ciclo de bombeamento e responsáveis pelo estabelecimento da manutenção de gradientes de Na+, K+, H+ e Ca++
· ATPase Na+ - K+: opera como um antiporte, bombeando ativamente Na+ para fora da célula em sentido contrário ao seu gradiente eletroquímico e bombeando K+ para o interior da célula. Possui caráter eletrogênico, uma vez que induz a formação de uma corrente elétrica líquida através da membrana, com tendência a formar o potencial elétrico da membrana (interior negativo em relação ao exterior)
TRANSPORTADORES ABC: bombeiam principalmente moléculas pequenas através das membranas celulares. Constituem a maior família de proteínas de transporte e possuem grande importância clínica.
- Cada um de seus membros contém dois domínios ATPase (cassetes de ligação ao ATP), cujo movimento dá origem a ciclos de alteração na conformação que expõem alternadamente os ciclos de ligação do soluto em uma face da membrana. 
- Recolhem a energia liberada na hidrolise de ATP para coordenar o transporte de solutos.
· Proteína de resistência a múltiplas drogas (MDR)/ glicoproteína P: capaz de bombear de maneira eficiente o fármaco administrado para fora da célula. Está presente em níveis elevados nas células cancerosas humanas, tornando-as simultaneamenteresistentes a uma variedade de fármacos bastante utilizados na quimioterapia.
· Transportador associado ao processamento de antígeno (TAP): bombeia ativamente uma gama de peptídeos do citosol para o lúmen do RE. Esses peptídeos são transportados para a superfície celular onde serão exibidos para reconhecimento pelos linfócitos T citotóxicos, que matam a célula caso os fragmentos derivarem de vírus ou outros microorganismos presentes na célula infectada
· Regulador da condutância transmembrana da fibrose cística (CFTR).
TIPO V: semelhantes a turbinas, construídas a partir de múltiplas subunidades diferentes
TIPO F(ATP-SINTASES): atuam de modo reverso ao usar o gradiente de prótons através da membrana para direcionar a síntese de ATP a partir de ADP e fosfato. Encontradas na membrana plasmática de bactérias, nas membranas internas de mitocôndrias e membranas tilacoides de cloroplastos.